Dando sentido a la confusión de letras: La verdadera diferencia entre VCC, VDD, VEE, VSS y GND

Has visto la mezcla de letras para las fuentes de alimentación en los dibujos y las placas de circuito (PCB): VCC, VDD, VEE, VSS. ¿Cuál es la diferencia entre VCC y VDD? ¿Son VSS y GND lo mismo? Es un ejemplo clásico de palabras técnicas que dificultan la comprensión. Estoy aquí para mostrarte que no es tan confuso como parece. En este artículo, explicaré estos términos en inglés sencillo, utilizando mis propias experiencias. Analizaremos la historia detrás de los nombres y, lo que es más importante, te daré los conocimientos prácticos para comprender exactamente qué tipo de voltaje de fuente de alimentación necesita una pieza. Cuando termines de leer, podrás mirar las hojas de datos y los dibujos de circuitos con confianza, lo que te convertirá en un ingeniero o aficionado mejor y más informado. No se trata solo de aprender datos; se trata de construir una base sólida para tu trabajo en circuitos electrónicos.

¿Qué significan realmente VCC y VDD?

Comencemos por averiguar qué significan las letras. En electrónica, 'V' casi siempre significa voltaje. Las dos letras que vienen después, sin embargo, pueden ser un poco más desconcertantes. El "CC" en VCC apunta al colector parte de un transistor de unión bipolar (BJT). Entonces, VCC es el positivo voltaje de suministro que va al colector de un BJT. Este término se convirtió en el estándar cuando los transistores bipolares eran la principal tecnología utilizada.

De la misma manera, el "DD" en VDD apunta al drenaje parte de un transistor de efecto de campo (FET). Entonces, VDD es el positivo voltaje de suministro que va al drenaje de un FET. A medida que los FET, especialmente en la tecnología CMOS, se hicieron más comunes, VDD se convirtió en el término estándar para el principal positivo tensión en esos circuitos. Entonces, puedes ver el patrón: el nombre está directamente relacionado con el tipo de transistor tecnología utilizada en el circuito. En significado de vcc está conectado al voltaje del colector. Usaré el término vcc muchas veces ya que es el tema principal. El término vdd también es una gran parte de esta charla.

¿Por qué Dos Letras? Una Breve Historia

La gente a menudo me pregunta por qué usamos "VCC" o "VDD" y no solo "VC" o "VD". La razón es una regla simple pero importante. La letra única, como 'C' para colector o 'D' para drenaje, generalmente significa el voltaje en esa parte en comparación con la tierra. La doble letra, "CC" o "DD", significa que es el voltaje de suministro para todo el circuito o una parte de él. El vcc es el voltaje de suministro.

Este pequeño cambio en cómo está escrito significa mucho. Ayuda a los ingenieros a distinguir rápidamente entre una medición en un punto y la línea de alimentación principal que alimenta muchas partes. Por ejemplo, el tensión en el colector de uno transistor podría cambiar mientras el circuito está funcionando, pero el VCC voltaje de suministro debería permanecer igual. Esta regla ayuda a prevenir la confusión en un diagrama de circuito. Entonces, VCC generalmente se entiende como el principal positivo tensión fuente para una parte del circuito. El trabajo tensión del chip a menudo se muestra con VDD. El uso de dos letras ayuda a diferenciar entre el voltaje de la fuente de alimentación y el voltaje en un cierto punto en el transistor.

¿Cuál es la diferencia real entre VCC y VDD?

Esta es la parte más importante. El principal diferencia entre VCC y VDD es el tipo de tecnología con la que están conectados.

• VCC: Este término es para circuitos que utilizan transistores de unión bipolar (BJT). Piensa en tipos más antiguos de lógica como TTL (Lógica Transistor-Transistor). En estos circuitos, VCC da el positivo voltaje de la fuente de alimentación.
• VDD: Este término está conectado con circuitos que utilizan transistores de efecto de campo (FET). Este es el estándar para los nuevos circuitos CMOS (Semiconductor de óxido metálico complementario), que encontrarás en microcontroladores, CPU y la mayoría de los nuevos circuitos integrados digitales. VDD es el positivo voltaje de suministro aquí. El vdd es el drenaje.

He tratado con muchos de ambos bipolar y CMOS diseños, y recordar esta diferencia es muy importante. Si bien tanto VCC como VDD dan un positivo tensión, saber qué término encontrar en una hoja de datos te dice de inmediato qué tipo de piezas hay dentro. Por ejemplo, si veo pines VCC en un IC, puedo adivinar que probablemente sea un dispositivo bipolar. Si veo VDD, estoy casi seguro de que estoy viendo un dispositivo CMOS. El trabajo voltaje del chip es un detalle clave. Usando vcc y vdd ayuda a distinguir los dos tipos de tecnologías. El fuentes de alimentación para estos dispositivos son una parte principal del diseño del circuito.

Entonces, ¿cómo encajan VEE y VSS?

Ahora que entendemos VCC y VDD, agreguemos sus socios, VEE y VSS, a la discusión. Al igual que VCC y VDD suelen ser positivos fuentes de alimentación, VEE y VSS suelen ser las conexiones negativas o de tierra. El patrón es el mismo que antes.

El "EE" en VEE significa el emisor parte de un BJT. En muchos analógico circuitos, especialmente amplificadores, encontrarás un doble suministro eléctrico con un positivo y un fuente negativa. En estas situaciones, VCC sería el positivo tensión y VEE sería el voltaje negativo. Esto permite que la salida del amplificador ir tanto por encima como por debajo de la tierra. El voltaje del emisor se mide desde VEE.

De la misma manera, el "SS" en VSS significa el fuente parte de un Transistor de efecto de campo. Para un circuito digital, que generalmente se ejecuta en un fuente de alimentación única, VSS normalmente está conectado al punto de tierra (0V). VSS es el más bajo tensión en el circuito, que en la mayoría de los sistemas digitales es tierra. Entonces, vss es la fuente. A menudo encontrarás vdd y vss juntos en hojas de datos para circuitos cmos. Los términos vee y vss son necesarios para comprender toda la configuración de la fuente de alimentación. El vss es el negativo suministro en muchas situaciones.

¿Es VSS diferente de Ground (GND)?

Esta es una pregunta que me hacen con frecuencia, y es buena. En muchos, si no en la mayoría, de los circuitos digitales, VSS está, de hecho, conectado al terminal de tierra (GND). Para un simple circuito obteniendo energía de una batería u otra fuente de energía, VSS y GND son básicamente el mismo punto, actuando como la referencia de 0V para todo el sistema.

Pero no siempre es tan simple. Lo importante es que VSS significa específicamente el más bajo tensión nivel conectado a la parte de la fuente de los FET dentro de un IC. GND es un término más amplio para el punto de referencia desde el que se miden todos los demás voltajes. En algunos sistemas complejos, podrías tener varios niveles de "tierra". Por ejemplo, podrías tener separados tierra analógica y tierra digital áreas en un PCB para mantener las partes digitales ruidosas alejadas de las sensibles analógico circuitos. En ese caso, VSS para un IC digital se conectaría al tierra digital. Lo clave para recordar es que aunque VSS a menudo está conectado a GND, el término VSS se refiere específicamente a las conexiones de la fuente de alimentación de un IC. También tenemos tierra de CA en algunos sistemas.

¿Cómo Afectan Estos Voltajes de Alimentación a los Transistores?

Para realmente entender estas ideas, es útil saber cómo un transistor funciona. Piensa en un transistor como un interruptor o válvula electrónica. El voltaje de suministro da la energía para que esta válvula funcione. En un transistor bipolar NPN, VCC da el positivo tensión a la colector. Una pequeña corriente en la base permite que una corriente mucho mayor fluya desde el colector a la emisor, lo que hace que la señal sea más fuerte o enciende o apaga una carga. El vcc es el positivo suministro que permite esto. El voltaje del colector es un detalle clave en esta acción.

En un MOSFET, la idea es similar pero la ciencia es diferente. VDD da el positivo tensión a la drenaje. A tensión en la puerta controla cuánta corriente fluye desde el drenaje a la fuente. El vdd es el voltaje de trabajo que permite que el MOSFET se encienda y apague. La conexión entre drenaje y vss es muy importante para cómo funciona el dispositivo. El transistores de efecto de campo están controlados por este tensión. En voltaje de drenaje es una parte clave de cómo funciona un MOSFET. Ambos transistor bipolar y MOSFET los dispositivos necesitan estos fuentes de alimentación para funcionar correctamente. El transistor NPN es un tipo frecuente de transistor bipolar. En vcc y vdd los términos son clave para comprender cómo funcionan. El vee y vss los términos establecen el más bajo tensión línea.

¿Puede un circuito tener tanto VCC como VDD?

¡Por supuesto! He trabajado en muchos diseños donde esto sucede. Estos a menudo se conocen como circuitos de señal mixta porque tienen ambos analógico (a menudo bipolar) y digital (CMOS) partes en el mismo placa de circuito. Por ejemplo, podrías tener un sensor con un amplificador analógico (necesitando VCC y tal vez VEE) enviando su señal a un microcontrolador (que necesita VDD y VSS).

En estos casos, es muy importante tener una red de energía bien hecha. Tienes que asegurarte de que ambos VCC y VDD fuentes de alimentación estén limpios y estables. A menudo, los IC con partes analógicas y digitales tendrán pines de alimentación separados (como VCCA para VCC analógico y VCCD para VCC digital) para ayudar con esto. Algunos nuevos Los IC tienen ambos vdd y vcc pines, pero esto no es tan común. Lo principal es mirar la hoja de datos para las necesidades de energía de cada parte. Tener ambos vcc y vdd en la misma placa significa que debes planificar cuidadosamente. El terminales del dispositivo deben estar conectados al correcto tensión.

¿Cuál es la historia de la tierra analógica y la tierra digital?

Cuando tienes una mezcla de analógico y partes digitales, la conexión a tierra se vuelve muy importante. Los circuitos digitales, especialmente los rápidos, pueden crear mucho ruido en la línea de tierra. Este ruido puede causar muchos problemas para los sensibles circuitos analógicos, como un amplificador.

Para detener esto, los diseñadores a menudo hacen conexiones a tierra separadas para un tierra analógica (AGND) y un tierra digital (DGND). El VSS de los IC digitales se conectaría al tierra digital, mientras que el punto de tierra para el analógico las partes se conectarían al tierra analógica. Estas dos áreas de tierra generalmente se conectan en un solo punto, a menudo cerca de donde entra la energía. Este método evita que el ruido digital arruine el analógico señales. A veces, también podrías encontrar un tierra de blindaje utilizado para bloquear el ruido. La idea de tierra y tierra de señal es clave para un buen diseño del circuito. En terminal de tierra común es donde a menudo se unen estas diferentes tierras.

¿Cómo encuentro VCC, VDD, VEE y VSS en una hoja de datos?

Aquí es donde pones el conocimiento en práctica. La hoja de datos es tu mayor recurso para averiguar las necesidades de energía de una pieza. Aquí está mi proceso:

1. Encuentra el diagrama de pines: Esta es una imagen del IC que muestra dónde está cada pin y cómo se llama. Deberías ver pines marcados claramente como VCC, VDD, VEEo VSS.
2. Mira la tabla de clasificaciones máximas absolutas: Esta tabla muestra el más alto tensión el dispositivo puede manejar en sus pines de suministro. Superar estos números probablemente romperá el chip.
3. Consulta la tabla de características eléctricas: Esta parte da el sugerido tensión rangos para la operación. Para un diseño confiable, siempre debe mantenerse dentro de estos valores sugeridos. Podría enumerar un voltaje de trabajo de, por ejemplo, 5V para VDD.
4. Lea las descripciones de los pines: Habrá una parte que explica lo que hace cada pin. Esto confirmará que el VCC pin es el fuente de alimentación positiva y VSS es la conexión a tierra.

La hoja de datos indicará claramente la necesidad de voltaje de alimentación del circuito. También podría enumerar un voltaje de IO para los pines de entrada/salida, que a veces puede ser diferente del principal VDD tensión.

¿Por qué es importante el diseño de PCB para VCC y VSS?

Puede tener un dibujo perfecto, pero si su PCB diseño es malo, su circuito podría no funcionar bien. Los caminos que VCC y VSS siguen en el placas de circuito impreso son muy importantes. El voltaje más alto de vcc necesita ser enrutado con cuidado.

Siempre sugiero usar planos de potencia en un PCB con múltiples capas. Esto implica reservar una capa completa de cobre para VCC y otro para GND (que está vinculado a VSS). Esto proporciona una ruta con baja resistencia para la corriente, que es necesaria para que las cosas funcionen de manera constante. También es muy importante colocar condensadores de desacoplamiento lo más cerca posible de los VCC y VSS pines de cada IC. Estos condensadores son como pequeñas piscinas locales de carga, que le dan al IC los bits rápidos de corriente que necesita y limpian el ruido en el voltaje de la fuente de alimentación. Un buen diseño para el voltaje de la fuente de alimentación es un signo de un diseño profesional. El enlace entre vcc y vss es básico.

En resumen

Aunque los diferentes nombres para fuentes de alimentación en electrónica pueden parecer confusos al principio, tienen un patrón claro basado en la tecnología que utilizan. Al conocer la historia y los usos de VCC, VDD, VEEy VSS, puede mirar cualquier diagrama de circuito u hoja de datos con confianza.

Estas son las cosas clave para recordar:

• VCC suele ser el positivo voltaje de suministro para bipolar (BJT) circuitos.
• VDD suele ser el positivo voltaje de suministro para CMOS (FET) circuitos.
• VEE es el negativo voltaje de suministro en bipolar circuitos, que se encuentran a menudo en analógico usos.
• VSS es el más bajo voltaje de suministro en un circuito CMOS, que casi siempre está vinculado a tierra (GND) en sistemas digitales.
• Las letras dobles (CC, DD, EE, SS) significan un voltaje de suministro, mientras que una sola letra significa el tensión en una parte determinada.
• Siempre revise la hoja de datos para encontrar el correcto voltaje de trabajo para cualquier parte.
• Tenga cuidado con el PCB diseño, especialmente cómo enruta el VCC y VSS líneas y dónde coloca los condensadores de desacoplamiento.